专题07 电化学原理及应用—2022年高考化学二轮复习讲练测-讲义(解析版)

专题07 电化学原理及应用【考情分析】核心素养科学探究与创新意识和科学态度与社会责任素养考纲1．了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应的方程式。

2．了解常见化学电池的种类及其工作原理。

3．了解电解池的工作原理，能写出电极反应的方程式。

4．了解常见电解池及其工作原理。

5．理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。

考情预测电化学是高考命题的热点,其中原电池与电解池的工作原理、新型电池的分析及应用、金属的腐蚀与防护、电解产物的判断与计算、电极的判断与电极反应式的书写等内容是考查的重点。

预计以后的高考中对本专题的考查形式，一般以新能源电池或燃料为载体，考查原电池正负极的判断、电极反应式的书写、电子和电流流向和溶液pH的变化等；原电池的应用主要考查电化学腐蚀及解释某些化学现象等，电解原理及其应用主要考查电解过程的分析、电极上离子的放电顺序与产物的判断、电极反应式的书写。

【考点剖析】知识点一、原电池原理1、能量的转化原电池：将化学能转变为电能的装置。

2、Cu-Zn 原电池3、电路：外电路：电子从负极流向正极，电流从正极流向负极。

内电路：阴离子移向负极，阳离子移向正极。

电极名称 负极 正极 电极材料 锌片 铜片 电极反应 Zn －2e －===Zn 2＋Cu 2＋＋2e －===Cu反应类型 氧化反应还原反应电子流向 由Zn 沿导线流向Cu盐桥中离子移向盐桥含饱和KCl 溶液，K ＋移向正极，Cl －移向负极3、构成原电池的条件（1）有一个自发进行的氧化还原反应 （2）装置(1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生（一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。

(2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。

(3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件①电解质溶液；②两电极直接或间接接触；③两电极插入电解质溶液。

口诀：负极失电子，正极上还原，离子咋移动，遵循大循环。

4、正、负极的判断：判断依据负极 正极1、电极材料 活动性较强的金属活动性较弱的金属或能导电的非金属 2、反应类型 氧化反应 还原反应 3、电子流动方向 电子流出极 电子流入极 4、电解质溶液中离子流向 阴离子移向的电极 阳离子移向的电极 5、电流方向电流流入极电流流出极6、与电解质溶液能否发生反应能不能7、反应现象电极溶解电极增重或有气泡产生8、pH变化降低升高比能量：电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少。

比功率：电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小。

质量轻、体积小而输出电能多、功率大、可储存时间长，更适合使用者的需要。

知识点二、化学电源1、电极方程式的书写一般来讲，书写原电池的电极反应式应注意如下四点：1．准确判断原电池的正负极如果电池的正负极判断失误，则电极反应式必然写错，这是正确书写电极反应式的前提。

一般而言，较活泼的金属成为原电池的负极，但不是绝对的。

如将铜片和铝片同时插入浓硝酸中组成原电池时，铜却是原电池的负极被氧化，因为铝在浓硝酸中表面发生了钝化。

此时，其电极反应式为：负极：Cu-2e- ==Cu2+正极：2NO3-+4H++2e-==2NO2+2H2O 又如将镁铝合金放入6mol/L的NaOH溶液中构成原电池时，尽管镁比铝活泼，但镁不和NaOH溶液反应，所以铝成为负极，其电极反应式为：负极：2Al+8OH—-6e-==2AlO2-+4H2O 正极：6H2O+6e-==3H2+6OH-2．高度注意电解质的酸碱性在正、负极上发生的电极反应不是孤立的，它往往与电解质溶液紧密联系。

如氢—氧燃料电池有酸式和碱式两种，在酸溶液中负极反应式为：2H2-4e-==4H+正极反应式为：O2+4H++4e-=2H2O;如是在碱溶液中，则不可能有H+出现，在酸溶液中，也不可能出现OH-。

又于CH4、CH3OH等燃料电池，在碱溶液中C元素以CO32-离子形式存在，而不是放出CO2。

3．牢牢抓住总的反应方程式从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池。

而两个电极反应相加即得总的反应方程式。

所以，对于一个陌生的原电池，只要知道总反应方程式和其中的一个电极反应式，即可迅速写出另一个电极反应式。

4．不能忽视电子转移数相等在同一个原电池中，负极失去的电子数必等于正极得到的电子数，所以在书写电极反应式时，要注意电荷守恒。

这样可以避免由电极反应式写总反应方程式，或由总反应方程式改写成电极反应式所带来的失误，同时，也可避免在有关计算中产生误差。

(1)一次电池：放电之后不能充电，内部的氧化还原反应是不可逆的。

干电池：一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动。

碱性锌锰电池构成：负极是_______，正极_________，电解质是KOH负极：___________________________正极：________________________________总反应式：_______________________特点：比能量较高，储存时间较长，可适用于大电流和连续放电。

(2)二次电池①铅蓄电池放电电极反应负极：_______________________________；正极：________________________________总反应式：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)＝2PbSO4(s)+2H2O(l)②镍一镉碱性蓄电池负极：Cd+2OH－－2e－=Cd(OH)2；正极：2NiO(OH)+2H2O+2e－=2Ni(OH)2+2OH－总反应式：Cd +2NiO(OH)+2H2O 2Ni(OH)2+ Cd(OH)2电池电极反应酸性电解质碱性电解质H→H+，C→CO2，水提供氧H→H2O，C→CO32-，OH—提供氧氢氧燃料电池负极H2+2e-=2H+2H++2OH-=2H2O 正极O2+4H++4e-=2H2O O2+2H2O+4e-=4OH-总反应2H2+O2=2H2O2H2+O2=2H2O甲烷燃料电池负极CH4-8e-+2H2O=8H++CO2CH4–8e-+10OH-=CO32-+7H2O 正极O2+4H++4e-=2H2O O2+2H2O+4e-=4OH-总反应CH4+2O2=CO2+2H2O CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O甲醇燃料电池负极CH3OH-6e-+H2O=6H++CO2CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O 正极O2+4H++4e-=2H2O O2+2H2O+4e-=4OH-总反应2CH3OH+3O2-=2CO2+4H2O2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O乙醇燃料电池负极C2H5OH-12e-+3H2O=12H++2CO2C2H5OH-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O 正极O2+4H++4e-=2H2O O2+2H2O+4e-=4OH-总反应C2H5OH-+3O2-=2CO2+3H2O C2H5OH-+3O2+4OH-=2CO32-+5H2O电池电极反应熔融碳酸盐电解质固体氧化物电解质H→H2O，C→CO2，CO32—提供氧H→H2O，C→CO2，O2—提供氧氢氧燃料电池负极H2+CO32—2e-=H2O+CO2H2+O2—2e-=H2O 正极O2+4e-+2CO2=2CO32-O2+4e-=2O2-总反应2H2+O2=2H2O2H2+O2=2H2O甲烷燃料电池负极CH4+4CO32—8e-=2H2O+5CO2CH4+4CO32—8e-=2H2O+5CO2正极O2+4e-+2CO2=2CO32-O2+4e-=2O2-总反应CH4+2O2=CO2+2H2O CH4+2O2=CO2+2H2O甲醇燃料电池负极CH3OH+3CO32—6e-=2H2O+4CO2CH3OH+3CO32—6e-=2H2O+4CO2正极O2+4e-+2CO2=2CO32-O2+4e-=2O2-总反应2CH3OH+3O2-=2CO2+4H2O2CH3OH+3O2-=2CO2+4H2O乙醇燃料电池负极C2H5OH+6CO32—12e-=3H2O+7CO2C2H5OH+6O2—12e-=3H2O+2CO2正极O2+4e-+2CO2=2CO32-O2+4e-=2O2-总反应C2H5OH-+3O2-=2CO2+3H2O C2H5OH-+3O2-=2CO2+3H2O外，空气中的氧气也可作氧化剂。

燃料电池的能量转化率高于80％，远高于燃烧过程（仅30％左右），有利于节约能源。

燃料电池有广阔的发展前途。

知识点三、原电池原理的应用1、运用原电池原理，加快化学反应速率如：实验室中用Zn与稀H2SO4反应制取H2时，通常滴入几滴CuSO4溶液。

这样做的原因是Zn与置换出的Cu、稀H2SO4构成Zn与置换出的Cu、稀H2SO4构成了原电池，加快了反应的进行。

2、运用原电池原理，设计制造各种化学电源3、运用原电池原理，对金属实行有效保护例：为保护轮船船体或大坝闸门的过快腐蚀，通常在船体或闸门外壳上连接一块比船体或闸门更活泼的金属，以保护船体或闸门。

4、运用原电池原理，判断金属的活动性大小作为原电池负极的金属，金属活动性一般比作为正极的金属活动性强。

5、运用原电池原理，判断氧化还原进行的方向6、析氢腐蚀与吸氧腐蚀以钢铁的腐蚀为例进行分析：类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强(pH≤4.3)水膜酸性很弱或呈中性电极反应负极 Fe －2e －===Fe 2＋正极2H ＋＋2e －===H 2↑O 2＋2H 2O ＋4e －===4OH －总反应式 Fe ＋2H ＋===Fe 2＋＋H 2↑2Fe ＋O 2＋2H 2O===2Fe(OH)2联系 吸氧腐蚀更普遍1．盐桥的组成和作用(1)盐桥中装有饱和的KCl 、KNO 3等溶液和琼胶制成的胶冻。

(2)盐桥的作用：①连接内电路，形成闭合回路；②平衡电荷，使原电池不断产生电流。

③是氧化反应和还原反应分开发生，避免发生副反应。

2．单池原电池和盐桥原电池的对比图1和图2两装置的相同点：正负极、电极反应、总反应、反应现象。

负极：Zn －2e －===Zn 2＋正极：Cu 2＋＋2e －===Cu总反应：Zn ＋Cu 2＋===Cu ＋Zn 2＋不同点：图1中Zn 在CuSO 4溶液中直接接触Cu2＋，会有一部分Zn与Cu2＋直接反应，该装置中既有化学能和电能的转化，又有一部分化学能转化成了热能，装置的温度会升高。

图2中Zn 和CuSO 4溶液在两个池子中，Zn 与Cu 2＋不直接接触，不存在Zn 与Cu 2＋直接反应的过程，所以仅是化学能转化成了电能，电流稳定，且持续时间长。

关键点：盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区。

【典例剖析】例1．（2021•西城区二模）下列事实与电化学无关的是（ ）A ．暖宝宝（含铁粉、碳、氯化钠等）发热B ．海沙比河沙混凝土更易使钢筋生锈C ．家用铁锅生锈D ．铁罐运输浓硫酸【解析】：A ．暖宝宝中铁粉、碳、氯化钠等形成原电池放出热量，故A 错误；B．海沙中含有氯化钠等盐，比河沙混凝土，钢铁更易形成原电池而生锈，故B错误；C．家用铁锅生锈是因为铁锅中铁、碳和表面水膜形成原电池，故C错误；D．铁罐能运输浓硫酸，是因为常温下铁在浓硫酸中发生钝化，铁表面生成一层致密的氧化膜，该过程未涉及电化学，故D正确；故选：D。